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2021-03-10Esta camiseta es capaz de cargar pequeños dispositivos electrónicos a partir del movimiento y el sudor

SINC |Científicos de la Universidad de California (EE UU) han diseñado una prenda de vestir con la que la persona que la lleva puede hacer funcionar pequeños dispositivos, como un reloj, mediante su movimiento y sudor.

Al igual que las microrredes comunitarias son capaces de producir energía y autoabastecerse por sí mismas, los seres humanos podríamos disponer de nuestra propia microrred personal, con la que seríamos capaces de alimentar dispositivos electrónicos a partir de la energía que produce nuestro cuerpo.

Estamos aplicando el concepto de la microrred para crear sistemas portátiles que funcionan de manera sostenible, segura e independiente
Lu Yin

Es la idea que ha plasmado sobre una camiseta un equipo de nanoingenieros de la Universidad de California, (UC) cuyos resultados se exponen en la revista Nature Communications. Su tecnología, según indican, está directamente basada en esas microrredes comunitarias.

“Estamos aplicando el concepto de la microrred para crear sistemas portátiles que funcionan de manera sostenible, segura e independiente”, señala el coautor del estudio Lu Yin, de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.

“Al igual que una microrred de una ciudad integra una variedad de fuentes de energía renovables locales, como la eólica y la solar, una microrred portátil integra dispositivos que recolectan energía de forma local procedente de diferentes partes del cuerpo, como el sudor y el movimiento, a la vez que almacenan la energía”, expone.

Para certificar su funcionamiento, el equipo probó la prenda de vestir sobre una persona en sesiones de 30 minutos, que consistían en hacerle correr o pedalear durante 10 minutos, seguidos de otros 20 de descanso. Simplemente con este ejercicio, la camiseta suministraba la energía suficiente para que funcionase correctamente un reloj digital de pulsera o para que se activase una pantalla electrocromática, un dispositivo que cambia de color en respuesta a un voltaje determinado.

La denominada microrred portátil funciona a partir de tres ejes principales: células de biocombustible impulsadas por el sudor, generadores triboeléctricos impulsados por el movimiento y supercondensadores de almacenamiento de la energía

Impresa sobre una camiseta, con piezas flexibles y lavables —eso sí, sin detergente—, la denominada microrred portátil funciona a partir de tres ejes principales: células de biocombustible impulsadas por el sudor, generadores triboeléctricos impulsados por el movimiento y supercondensadores de almacenamiento de la energía. Cada una de las partes está serigrafiada en la camiseta y colocada de una manera que optimiza la cantidad de energía recolectada.

 Dos sistemas complementarios para generar energía

Por un lado, las células de biocombustible fueron ubicadas en la parte interior de la camiseta, en la zona del pecho. Estas están equipadas con enzimas que desencadenan un intercambio de electrones entre las moléculas de lactato y oxígeno en el sudor humano para generar electricidad. Estas celdas proporcionan corriente continua de voltajes bajos.

Por otro lado, los generadores triboeléctricos están hechos de un material cargado negativamente, colocado en los antebrazos, y un material cargado positivamente, colocado a los lados del torso, a la altura de la cintura. Cuando los brazos se balancean contra el torso al caminar o correr, los materiales con carga opuesta generan electricidad que emite pulsos de alto voltaje.

Por último, los supercondensadores, colocados en la parte exterior de la prenda, sobre la zona del pecho, almacenan temporalmente la energía obtenida de los otros dos dispositivos. Posteriormente, la descargan para alimentar a pequeños dispositivos electrónicos conectados según convenga.

Cuando sumas estos dos sistemas juntos, compensan las deficiencias del otro. Son complementarios y sinérgicos para permitir un inicio rápido y una potencia continua
Lu Yin

Los investigadores combinación de ambas fuentes de energía, lo que permite a la camiseta funcionar de forma rápida y continua. El movimiento del cuerpo transmite corriente casi de forma instantánea, mientras que la que procede del sudor proporcionan energía incluso una vez que el usuario ha dejado de moverse.

Este conjunto de sistemas arranca dos veces más rápido y dura tres veces más que los sistemas por separado. “Cuando sumas estos dos juntos, compensan las deficiencias del otro. Son complementarios y sinérgicos para permitir un inicio rápido y una potencia continua”, explica Yin.

Para ejemplificar su funcionamiento, el autor lo compara con un sistema de suministro de agua. “Imagina que las células de biocombustible son como un grifo que fluye lentamente y los generadores triboeléctricos son como una manguera que lanza chorros de agua. Los supercondensadores son el tanque al que ambos alimentan y puedes extraer agua de ese tanque según necesites”.

La principal innovación de este trabajo, indica el nanoingeniero, no son los dispositivos portátiles en sí mismos, sino la integración sistemática y eficiente de todos los dispositivos. Aunque a priori está concebido para atletas y deportistas, los investigadores creen que esta tecnología tiene posibilidades ilimitadas. Por ello, anuncian que están trabajando en otros diseños que puedan recolectar energía en diferentes situaciones, como por ejemplo mientras el usuario está sentado en la oficina.

“No nos estamos limitando a este diseño. Podemos adaptar el sistema seleccionando diferentes tipos de recolectores de energía para diferentes escenarios”, concluye Yin.


Referencia:

Lu Yin et al. A self-sustainable wearable multi-modular E-textile bioenergy microgrid system. Nature Communications (2021)

SINC
Autor
SINC

El Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC) es la primera agencia pública de ámbito estatal especializada en información sobre ciencia, tecnología e innovación en español. Fue puesta en marcha por la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología en el año 2008. El equipo de SINC produce noticias, reportajes, entrevistas y materiales audiovisuales (vídeos, fotografías, ilustraciones e infografías).


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